Сварка чугуна с нержавеющей сталью

Обновлено: 12.05.2024

Чугун представляет собой сплав из железа и не менее 2,14% углерода. По причине достаточно высокого содержания углерода – до 6%, чугун очень плохо поддается свариванию. Инженерами были разработаны специальные технологии, позволяющие производить сваривание чугуна посредством сварочного инверторного аппарата.

чугунная батарея

Сваривание чугуна дополнительно осложняется вероятностью получения низкокачественного сварочного соединения, обусловленного двумя факторами:

Підтримайте
наше видання!

В умовах війни наше видання очікувано залишилося без реклами, а наші співробітники, відповідно, — без грошей. Багато журналістів з сім'ями, з дітьми перебувають абсолютно без засобів для існування, але продовжують цілодобово працювати, готуючи репортажі з міст, які охоплені війною, постачаючи вам важливу та правдиву інформацію.

В области сварного соединения происходит насыщенная закалка и без того отличающегося низкой пластичностью металла. Из-за чего он становится еще более хрупким, что, в свою очередь, становится причиной образования трещин.
Соединение кислорода с углеродом с последующим образованием окиси углерода влечет за собой повышенную пористость шва.

Благодаря применению инвертора для сваривания чугунных деталей удается эффективно решить множество проблем.

сварщик

Какие сварочные электроды могут применяться для заваривания чугунных конструкций?

Использование инвертора для сваривания чугуна, при условии грамотного выбора подходящих электродов, способствует эффективному решению целого ряда проблем.

Чтобы сварное соединение сегментов конструкции, изготовленных из чугуна, получилось максимально качественным, рекомендуется использовать электроды, предназначенные именно для сварки чугуна.

Такими являются сварочные стержни следующих марок:

ОЗЧ-2. Этот расходный материал оснащен специальным медным стержнем, имеющим дополнительное покрытие веществом с высоким содержанием графита.
МНЧ-2. Сварочный электрод, стержень которого представляет собой специальный сплав из никеля, железа, меди и марганца. Благодаря использованию данного изделия получается соединение высочайшего качества.

Процесс сваривания чугунных заготовок по холодной методике предусматривает соблюдение определенной технологии, чья суть заключается в образовании сварного шва, имеющего определенную ширину. В ходе сварочных работ также придется следить за тем, чтобы не допустить достижения определенной температуры соединяемых деталей. Иначе в области формирования сварочного шва повысится хрупкость металла. При условии возникновения определенных дефектов при формировании сварного соединения, рекомендуется воспользоваться специальной графитовой подложкой. Благодаря ее применению удастся воспрепятствовать вытеканию металла из формируемого сварного соединения.

чугун

Технология получения соединения сегментов чугунной конструкции

Сваривание чугунных изделий с помощью электрода может понадобиться в различных ситуациях. Так, например, во многих домах до сих пор можно встретить выполненные из чугуна батареи, ванны и другие изделия, отличающиеся повышенной хрупкостью. В случае если на них образовался скол или же конструкция и вовсе раскололась, выбрасывать ее совсем не обязательно – грамотное применение сварочного метода позволит вернуть изделию его первоначальный вид.

Сваривание чугуна возможно при применении определенных технологий:

Нержавеющим электродом. Однако в этом случае работы должны проводиться в среде инертного газа. Такой метод используется тогда, когда требуется проведение сварочных работ, связанных с канализационными трубами либо элементами автотранспортных средств. Кроме перечисленных случаев, данная методика может применяться для соединения между собой элементов, изготовленных из металлов разной природы.
Горячая технология сварки чугуна. Она используется только в промышленных условиях. Перед началом проведения сварочных работ чугунные заготовки тщательно прогревают до достижения ими одинаковых температурных показателей. Точное соблюдение данного метода позволяет получить соединительные стыки наивысшего качества. К применению горячей сварки допускаются исключительно опытные сварки, осведомленные с тонкостями данного процесса и всеми необходимыми требованиями безопасности.
Холодная технология. Применение такого метода сваривания элементов из чугуна допускается в бытовых условиях, когда к конечному результату соединения предъявляются минимальные требования.

Сварка чугуна с использованием газа

Эта методика отличается универсальностью: она может применяться, как в бытовых, так и в промышленных условиях, особенно если к образуемому сварному соединению предъявляются требования, связанные с его прочностью. Данная технология превосходно себя показывает тогда, когда необходимо проварить основной материал деталей на незначительную глубину.

*Комментарий: редакция не несёт ответственности за содержание и мнения, изложенные в статьях со знаком Ⓟ.

Как сваривать чугун со сталью

Сварка чугуна

Сварка чугуна со сталью применяется вынужденно, в основном для ремонта. При соблюдении технологии удается получить соединение с необходимой прочностью, позволяющее на какое-то время продлить эксплуатацию конструкции. При первой возможности поврежденные детали следует заменить.

Характеристики свариваемости металлов

Оба материала представляют собой сплав железа с углеродом. Различие состоит в количестве карбона:

С ростом содержания углерода свариваемость сплава ухудшается. Наиболее сложным в этом отношении является чугун.

Количество карбона в нем превышает порог растворимости, поэтому избыточный элемент выделяется в виде различных структур:

В сером чугуне – чешуек.
В ковком – дендритных образований, напоминающих снежинки.
В сверхпрочном – шариков.

Трудносвариваемость чугуна объясняется следующим:

Графитовые включения представляют собой концентраторы напряжения. Поэтому сплав плохо работает на растяжение. Нагрузки такого рода возникают при остывании шва, что приводит к появлению трещин.
Под действием высокой температуры дуги углерод выгорает. Вследствие этого в шве возникают поры.
Образуются окислы с более высокой температурой плавления, чем у основного материала.
Жидкий чугун обладает высокой текучестью.

Стали по свариваемости делят на 4 категории. Наиболее надежно соединяются низкоуглеродистые марки, наименее – высоколегированные.

В чем сложность сварки чугуна и стали

Главная проблема заключается в трудносвариваемости чугуна. Кроме того, влияние оказывают различия в следующих параметрах:

Температуре плавления. Для стали этот показатель составляет +1300…+1500°С, для чугуна – +1100…+1300°С. К моменту расплавления первого материала второй становится чрезмерно жидким. Поэтому приварить сталь к чугуну можно только в нижнем положении.
Коэффициенте теплопроводности. Он равен 16 Вт/м*С у нержавеющей стали, 54 – у низкоуглеродистой и 80 – у чугуна. Материалы остывают с разной скоростью, в результате чего могут появляться трещины.
Электропроводимости. Показатель зависит от характера распределения углерода. У стали он составляет 7-12% IACS, у чугуна – 2-3,45%. Разница влияет на положение дуги, искажает распределение плотности тока в ней.
Пластичности.

Коэффициенты температурного расширения у обоих материалов равны.

Из-за большого количества естественных препятствий следует уделить особое внимание устранению прочих негативных факторов. К ним относятся окисление наплавки, насыщение ее азотом (вызывает охрупчение материала) и водородом (является причиной пористости).

Какие технологии используются

Сварку материалов осуществляют несколькими способами. Выбор зависит от толщины заготовок, марки стали, имеющегося в наличии оборудования.

С плавящимися электродами

Такие расходники предназначены для ручной дуговой сварки. В процессе работы металл сердечника плавится и переносится в сварочную ванну.

С целью предотвращения контакта соединяемых материалов с азотом и кислородом атмосферного воздуха на стержни наносят обмазку. При сгорании она продуцирует облако газов, окружающее сварочную ванну. Для соединения чугуна и стали используют электрод с обмазкой основного типа. В отличие от других покрытий, содержащих органику, она не выделяет водород.

Холодная сварка

По способу предварительной подготовки деталей различают 3 вида сварки:

Первый метод позволяет получить самое надежное соединение. Предварительный нагрев уменьшает неравномерность распределения температур в массиве заготовки и этим снижает риск раскрытия трещин.

Более низкая температура (второй метод) допускается при большом количестве легирующих элементов в материале заготовок. Они повышают прочность и пластичность шва.

Холодная сварка наименее энергозатратна. Но соединение получается малонадежным. Данный метод допускается применять только в случае, если шов будет работать на сжатие.

При помощи аргонодуговой сварки

Данный способ предполагает использование тугоплавких электродов.

Их делают из следующих материалов:

Вольфрама.
Прессованного графита искусственного происхождения.
Электротехнического угля.

Неплавящийся расходник не имеет обмазки и не служит источником металла для сварочной ванны. Поэтому в рабочую зону подают:

Защитный газ. В большинстве случаев это аргон, иногда его смешивают с углекислотой.
Присадочный материал в виде проволоки или пластин. В первом варианте изделие может быть полым с содержанием внутри флюса.

Сварка чугуна со сталью электродом неплавящегося типа осуществляется одним из следующих способов:

Полуавтоматическим. Сварщик одной рукой удерживает горелку, второй – подает присадочный материал.
Автоматическим. Процесс сваривания обходится без участия человека.

Сопло для подачи защитного газа встроено в горелку. В него устанавливают тугоплавкий расходник.

Как выбирать электроды для стали и чугуна

Сплавы соединяют с помощью расходников следующих марок:

Это наиболее распространенные расходники. Есть и другие с аналогичными характеристиками, например ОЗЛ-25.

Методы избежания основных ошибок

Соединяя стальную деталь с чугунной, необходимо соблюдать следующие рекомендации:

Режим и материалы подбирают по наиболее трудносвариваемому сплаву, т.е. по чугуну.
При отсутствии повышенных требований к прочности соединения используют присадочный материал из чистого никеля.
Следует избегать перегрева заготовок. Размеры сварочной ванны должны быть минимальными. Перегретый сплав при остывании потрескивает, в шве появляются трещины.
Не рекомендуется пытаться сварить сталь и чугун с наибольшим содержанием углерода. Он склонен к появлению трещин и потому считается несвариваемым. Необходимо прибегнуть к альтернативным вариантам соединения.
При ремонте конструкций, подвергающихся высоким нагрузкам, сталь напрямую к чугуну не приваривается. Сначала на него наплавляют никелевый присадочный материал, формируя т.н. буферную зону.
Работы надо вести с умеренной скоростью. При быстрой сварке образуются горячие и холодные разломы.

Наиболее надежными швы получаются при следующих условиях:

Дуге придают уклон в сторону заваренного участка, стараясь не затрагивать основной металл.

Инструкция по сварке чугуна со сталью

Каждый способ имеет свои особенности. Неукоснительное соблюдение технологии обеспечит высокое качество соединения.

Метод холодной сварки

Из-за своей низкой надежности данный способ предъявляет повышенные требования к подготовке соединяемых деталей. Их подвергают тщательной зачистке, особое внимание уделяют участкам со ржавчиной, окалиной и масляными пятнами.

Поверхностный слой чугунного изделия отличается пористостью. Он хорошо впитывает масла и грязь, поэтому простой обработки обезжиривателем будет мало. Материал снимают абразивным инструментом до плотного металла.

Из-за существенного перепада температур между холодной деталью и горячим швом в нем возникают большие усадочные напряжения. Их снимают т.н. проковкой: свежую наплавку уплотняют ударами молотка с округлым бойком. Операция считается завершенной, когда глухой звук сменится звонким.

Сварка при помощи плавящихся электродов

Перед началом работы настраивают сварочный аппарат. Параметры зависят от его мощности, характеризуемой напряжением холостого хода:

Устанавливают минимальную силу тока из диапазона, допустимого для расходника данного диаметра. Чтобы чугун не вытекал из сварочной ванны в случае сквозного проплавления металла, под стык подкладывают графитовую пластину.

Соединение выполняют короткими участками длиной 3-5 см. Швы большой толщины варят в несколько подходов. После каждого осуществляют проковку наплавки.

По завершении процесса следует обеспечить плавное остывание стыка. Есть 3 способа:

Заготовки закутывают в минераловатный теплоизоляционный материал.
Соединение периодически подогревают паяльной лампой.
Кладут детали в печь, где осуществлялся их нагрев, и дают остыть вместе с ней.

Третий вариант применяют в случаях, когда сварка ведется по горячей технологии.

Если стальная деталь имеет вид трубы, в нее рекомендуется засыпать песок или керамическую крошку. Теплоемкий материал уравняет скорость остывания обеих заготовок.

Применение аргонодуговой технологии

Присадочный материал подбирают по размерам и условиям работы заготовок:

В большинстве случаев применяется порошковая проволока ПП АНЧ-3 с никелем и другими легирующими элементами. Она выпускается с покрытием, но его необходимо удалить. При нагреве заготовок до 300°С используется модификация ПП АНЧ-2.
При сварке тонкостенных заготовок в качестве присадочного материала используют чугунные пластины.
Если соединение будет испытывать только сжимающие нагрузки – сплав на основе никеля.

Расход аргона устанавливается на уровне 20-25 л/мин.

Сварка толстостенных элементов с легированными вставками

Соединение таких заготовок выполняют по следующим правилам:

Применяют холодную сварку.
Шов набирают короткими прихватками длиной 2,5 мм.
Каждую последующую выполняют после остывания предыдущей.

Несмотря на то что прихватки следуют одна за другой, данная технология не обеспечивает герметичности соединения. Это объясняется тем, что новый шов ложится на уже отвердевший, поэтому они не сливаются воедино.

Кроме того, соединение получается хрупким. По этой причине способ не подходит, если в дальнейшем предполагается механическая обработка шва.

Сравнение методов: какой лучше

Наибольшие прочность и надежность обеспечивает сварка тугоплавким электродом (аргонодуговой метод) с предварительным нагревом заготовок. Она используется при ремонте ответственных конструкций.

Если доступен только аппарат для ручной дуговой сварки, используют плавящиеся стержни. Заготовки также лучше нагреть. Холодная технология допускается только для устройства соединений, работающих на сжатие.

Как приварить нержавейку к чермету

Сварка нержавейки

Процесс сварки нержавейки с черным металлом вызывает затруднения даже у опытных мастеров. Это объясняется физическими и химическими свойствами материалов.

Для создания прочного сварного шва требуется правильный выбор параметров функционирования аппарата, марки электродов, присадочной проволоки.

Общие проблемы свариваемости нержавайки в домашних условиях

При сварке нержавеющих сталей могут возникать сложности:

Низкая теплопроводность материала. По сравнению с черным металлом у нержавейки этот параметр в 2 раза меньше. При нагревании детали не отдают тепло в окружающую среду, а накапливают в себе. Резкое повышение температуры обрабатываемого участка способствует появлению сквозных дефектов. Снижение силы подаваемого тока решает эту проблему.
Увеличенное линейное расширение. При остывании сварочного шва наблюдается усадка, способная разорвать соединение и привести к появлению трещин. Устранить этот недостаток помогает увеличение расстояния между заготовками.
Электрическое сопротивление. Этот параметр у нержавеющей стали также высок. Сопротивление воздействует на электрод, способствуя его перегреву. Длину расходного материала уменьшают до 35 см.
Изменение физических характеристик при высокотемпературном воздействии. При перегреве нержавейка утрачивает антикоррозионные свойства, превращаясь в простую сталь. Решить проблему можно разными способами, например, ведя сварочный процесс в газовой среде или охлаждая соединяемые элементы водой.

Особенности сварки разнородных сталей

Черный металл и нержавейка обладают разными химическими составами, физическими свойствами. Процесс сварки деталей из разнородных материалов сопряжен со следующими трудностями:

Сварной шов является самым слабым местом металлоконструкции. Это объясняется разницей в коэффициентах линейного расширения. После затвердевания расплава сохраняется внутреннее напряжение, снижающее устойчивость соединения к нагрузкам.
Стык проплавляется неравномерно, что связано с разницей в показателях теплопроводности. Это отрицательно отражается на прочности сварного шва.
Атомы углерода мигрируют, ухудшая антикоррозионные свойства металла. Шов быстро покрывается ржавчиной и разрушается.

Технология и правила работы

Правильный выбор метода сварки черного металла с нержавейкой помогает получить прочное долговечное соединение.

Подходящие режимы

Для соединения деталей из разнородных материалов чаще всего применяют следующие технологии:

электродуговую сварку с плавкими электродами;
работу в аргоновой среде с неплавкими вольфрамовыми стержнями и присадочной проволокой или без таковой.

Для получения качественного шва электродуговым способом применяют электроды для сварки нержавейки.

Аргонодуговой метод подразумевает использование проволоки из стали с легирующими добавками: никелем, хромом, марганцем. Шовный материал должен содержать больше нержавейки, рекомендуемая концентрация этого металла – 40-60%.

Электроды для сварки нержавейки и их классификация

От правильности выбора стержней зависит стабильность сварочной дуги, качество получаемого шва. Для работы с черметом и нержавейкой применяют переходные электроды следующих марок:

ОЗЛ-25Б, используемые для сварки деталей из жаропрочных сталей;
НИАТ-5, применяемые для работы с аустенитными материалами;
ЦТ-28, предназначенные для сварки содержащих никель сплавов;
Э50Ф, применяемые для работы с термостойкими металлами.

При силе тока до 60 А используют стержни толщиной 2 мм. Если значение достигает 80 А, диаметр электрода должен составлять 3 мм.

Методы сварки чермета и нержавеющей стали

Для соединения деталей из разных металлов применяют ручные и полуавтоматические аппараты. Процесс ведется как с подачей защитного газа, так и без таковой.

Полуавтоматический автомат

При использовании такой технологии соединяемые элементы требуют подготовки. Перед сваркой выполняют следующие действия:

примыкающие к будущему шву участки зачищают железной щеткой до металлического блеска;
с кромок толстых заготовок снимают фаски;
обезжиривают поверхности ацетоном, спиртом или бензином;
просушивают кромки, прогревая их горелкой;
для устранения внутреннего напряжения детали нагревают до 200 °С.

Для ведения сварки в домашних условиях достаточно полуавтоматического аппарата мощностью до 10 кВт. Такие приборы предназначены для соединения заготовок толщиной до 3 мм. При настройке агрегата выставляют напряжение в 19-25 В. Рекомендованная скорость подачи расходного материала – 300-400 м/ч. Силу тока подбирают в зависимости от толщины металла. Увеличением или уменьшением этого параметра регулируют степень провара, длину электрической дуги, форму шва.

При работе соблюдают следующие правила:

Процесс ведут с током обратной полярности.
Горелку устанавливают под наклоном, обеспечивающим нужную глубину проплавления и ширину сварочной ванны. Проволока должна выступать не более, чем на 12 мм.
Расход газа должен составлять 6-12 м³/час. Для устранения лишней влаги вещество пропускают через осушитель.
Электрод перед применением прокаливают при +200 °С.
Для защиты прилегающих участков от брызг расплава их обрабатывают водным раствором мела.
Сварку начинают, отступая 5 мм от кромок деталей. Это препятствует появлению холодных трещин.
Электрод ведут вдоль соединения плавно. Совершение поперечных движений недопустимо. Расплав не должен покидать пределы защитной среды.

Как варить электродом

Для соединения заготовок из нержавеющей стали и черного металла в бытовых условиях используют инверторы. Аппараты питают от сети 220 В, компактные размеры позволяют легко перемещать их. Процесс сварки ведут так:

Очищают обрабатываемые поверхности от ржавчины, жира, пыли. Зачищают металл до блеска.
Кромки толстых заготовок разделывают болгаркой или напильником. Это обеспечивает высокую степень проплавления, заполнение сварочной ванны.
Тонкостенные детали сопоставляют, приваривают их в нескольких местах. Изделия толщиной более 5 мм прогревают до 150 °С. В бытовых условиях для этого используют паяльную лампу.
Возбуждают электрическую дугу. Для этого подводят электрод к поверхности, несколько раз касаются ее. Сварку ведут с короткой дугой.
Завершают сварку, формируя замок, исключающий появление трещин и прожогов.
Дожидаются естественного остывания шва. Принудительные методы применять нельзя.
Очищают соединение от шлака, используя молоток. Полируют и шлифуют шов.

В газовой среде

Процесс ведется с использованием неплавких электродов из вольфрама. Из-за высокой стоимости работ метод редко применяется в домашних мастерских. Однако он помогает получить наиболее качественное, в сравнении с другими технологиями, сварное соединение. Аргонный метод применяют для устранения повреждений в газо- и водопроводах. Сварка черного металла с нержавейкой ведется с постоянным током.

Газ начинают подавать за 5-10 секунд до появления электрической дуги. Попадание воздуха в сварочную ванну приводит к окислению, ухудшению антикоррозионных свойств стали. При работе недопустимы зигзагообразные движения электрода. Они способны нарушать газовое пространство.

Для защиты изнаночной стороны шва используют поддув. После завершения сварки газ продолжают подавать в течение 15 секунд. Это повышает прочность шва.

Какую технологию сварки лучше выбрать

Решая, как приварить нержавейку к черному металлу в домашней мастерской, сварщики отдают предпочтение дешевым методам. Однако наиболее прочный шов получается при использовании дорогостоящей аргонодуговой технологии. Такое оборудование редко присутствует в домашней мастерской. Покупка аппарата нецелесообразна.

Инверторы отличаются более низкой стоимостью. Стабильность работы и высокая прочность образующегося шва делают это оборудование предпочтительным для домашнего мастера.

Ручная дуговая технология подходит только для формирования горизонтальных соединений. При высокотемпературном воздействии сталь плавится, сварочная ванна смещается.

Необходимые меры предосторожности

При выборе любой технологии сварки соблюдают следующие правила безопасности:

Нельзя применять неисправные аппараты. Основные блоки оборудования проверяют перед началом работы. Провода не должны иметь повреждений. При необходимости кабели заменяют.
Для работы подходят только новые электроды с неповрежденным покрытием. Использование треснутых стержней недопустимо.
Рабочее место обустраивают заранее. Из зоны сварки убирают легковоспламеняющиеся жидкости и материалы, посторонние предметы, способные затруднять процесс.
При работе применяют сварочную маску, специальный костюм, перчатки, кирзовые сапоги. Возле оборудования стелют диэлектрический коврик, исключающий вероятность поражения человека током.
Помещение снабжают мощной вентиляционной системой.
Работу ведут на специальном столе. Не рекомендуется держать детали на весу.
При использовании инертного газа или кислорода на сварочном столе не должно быть следов масел.

Особенности работы с тонкой нержавейкой

При сварке тонкостенных материалов требуется наличие соответствующих навыков. Рекомендуется выбирать один из 2 способов:

Сварка со специальными электродами. Сила тока должна быть меньше, чем при работе с обычной сталью. Преимущество метода – отсутствие необходимости использования газовых баллонов, приобретения вспомогательных инструментов. Недостаток – низкое качество получаемого шва. . Метод считают более безопасным и эффективным. Газ защищает обрабатываемые участки от кислорода, что исключает образование сквозных дефектов, делает шов равномерным.

Сварка трубопровода

Для соединения труб из разных материалов используют электроды с рутиловым или основным покрытием. С плавким расходным материалом работу ведут с током обратной полярности. Сварка труб с постоянными параметрами имеет следующие преимущества:

возможность применения при работе с тонкостенными трубами;
высокое качество шва;
простота в исполнении;
минимальное количество образующихся в процессе работы брызг.

При использовании неплавких вольфрамовых электродов устанавливают прямую полярность. Такой способ сварки труб отличается следующими положительными характеристиками:

надежной защитой сварочной ванны кислорода;
стабильностью электрической дуги;
коррозионной устойчивостью шва.

Контроль за сварными соединениями

Для оценки прочности соединения между железом и нержавеющей сталью применяют следующие способы:

Обработка шва керосином. Если жидкость проступает с обратной стороны, соединение является некачественным.
Использование ацетона. Его наносят также, как керосин. Появляющиеся на изнаночной стороне капли свидетельствуют о наличии сквозных дефектов.
Гидравлический метод. Применяется в промышленных условиях. После подачи воды под давлением осматривают соединение.
Ультразвуковые методы. Применяются при предъявлении высоких требований к качеству металлоконструкций.

Полезные рекомендации

Опытные сварщики дают начинающим мастерам следующие советы:

При сварке разнородных металлов желательно применять расходники, содержащие никель. Перед началом работы стержни прокаливают в течение часа.
Сварочный аппарат должен выдавать постоянный ток.
Нельзя пропускать этап предварительной обработки деталей. При наличии грязи или ржавчины шов становится хрупким.
При газовой сварке нельзя использовать принудительные методы охлаждения. Деталь должна остывать естественным путем.
Нанесение флюса способствует повышению прочности соединения.
Наконечники неплавких электродов нужно регулярно затачивать.
При сварке стараются захватывать как можно больше черного металла. Это помогает установить прочную молекулярную связь.
Электрод нужно вести медленно и аккуратно.

Соблюдение рекомендаций помогает быстро освоить методы сварки деталей из разнородных металлов.

Как варить чугун в домашних условиях

Сварка металла

Для изготовления некоторых конструкций используют металлы, отличающиеся более высокой, чем у стали, твердостью. Сварка чугуна осложняется высоким содержанием углерода в сплаве. При использовании стандартных методов в шве появляются пустоты. Правильная подготовка и применение специальных электродов позволяют качественно варить чугунные элементы в домашних условиях.

Характеристики чугуна

Материал представляет собой сплав железа, содержащий большое количество углерода. Вещество придает чугуну твердость.

Не являющийся металлом углерод не способен образовывать связей с железом, он содержится в сплаве в виде графитовых вкраплений.

Сплав обладает следующими характеристиками:

Пористость структуры. Пустоты быстро заполняются газами или впитывают масло.
Относительно невысокая температура плавления (1200-1250 °С). Этим объясняется высокая текучесть сплава при нагреве.
Хрупкость. Чугун не рекомендуется использовать для изготовления конструкций, испытывающих высокие нагрузки.
Низкая пластичность.
Устойчивость к кислотам и щелочам. В то же время, материал чувствителен к длительному воздействию влаги.

Особенности и сложности сварки

Из-за повышенного содержания углерода свариваемость деталей из этого материала снижается. Негативно влияют на качество шва и легирующие компоненты, входящие в состав чугуна – фосфор, марганец, сера.

При выполнении сварки следует учитывать особенности, способные усложнять процесс:

пористую неоднородную структуру сплава, снижающую свариваемость;
низкую прочность готовых швов, быстро покрывающихся трещинами при остывании;
быстрое окисление чугуна при нагреве;
образование пустот в сварочной ванне, делающих шов неустойчивым к нагрузкам.

Подготовка металла к работам

Перед тем как варить чугун, выполняют следующие действия:

очищают поверхности от пыли, масла и грязи;
разделывают кромки;
размещают шпильки (при использовании холодного метода сварки);
прогревают металлические элементы (при использовании термических методов соединения).

Температуру деталей перед горячей сваркой повышают постепенно, на 100 °С в час. Также медленно охлаждают чугунные элементы.

Резка и разделка кромок

Эта операция является обязательной при сварке чугуна любым способом. Для этого края зачищают напильником или шлифовальной машиной с насадкой по металлу. Во время разделки кромок выпиливают трещины. При необходимости установки шпилек края срезают под углом. В торцах высверливают отверстия, формируют резьбу. После этого вкручивают шпильки. Внешние концы элементов необходимо приварить друг к другу.

Какие электроды используются

Для сварки хрупкого сплава могут использоваться не все типы расходных материалов. Перед началом работы следует изучить основные характеристики электродов.

Неплавящиеся

Варить чугунные детали можно разными типами таких элементов:

вольфрамовыми;
графитовыми;
угольными.

Литые чугунные или присадочные электроды с содержанием легирующих добавок (меди, никеля) применяют в качестве расходного материала, участвующего в формировании шва. Сварочную ванну защищают аргоном или флюсами на основе буры. Наиболее распространенной является технология TIG-сварки с вольфрамовым стержнем под переменным током.

Простые для стали

Сварка чугунных элементов обычным электродами не позволяет получить качественный шов. Такие расходные материалы применяют из-за низкой стоимости. Для снижения вероятности образования дефектов используют присадочные прутки марки ЦЧ-4. Они предназначены для формирования первого плакирующего слоя с дальнейшим продолжением сварки простыми материалами.

Электроды УОНИ применяют только для устранения небольших дефектов в конструкциях, не испытывающих высоких нагрузок.

Покрытые дополнительным металлом

Такие элементы используют для сварки чугуна электродом в домашних условиях при необходимости устранения дефектов литья. Они имеют вид прутков круглого сечения, покрытых защитными материалами. Чаще всего сварочный процесс ведется при постоянном токе. Реже используется переменный. Требуемую силу тока рассчитывают по формуле 50-60 А на 1 мм электрода. Шов при электросварке с покрытыми элементами получается неоднородным.

Сварочные аппараты и расходники

Для проведения работ используют следующие приспособления и материалы:

Сварочный агрегат. Рекомендуется применять аппараты-инверторы, генерирующие постоянный ток. Трансформаторное оборудование обладает низким коэффициентом полезного действия. Качество швов при использовании таких аппаратов снижается.
Электроды. Диаметр стержня должен составлять не менее 3 мм. Сварка с использованием электрода помогает сформировать качественное соединение. Лучшими считают марки МНЧ-2 и ОЗЧ-2.
Защитный газ. Чаще всего при сварке чугуна используют аргон. Газовый метод позволяет соединять заготовки толщиной не более 4 мм.

Методы сварки чугуна с инструкцией

Выбор технологии зависит от толщины деталей и условий эксплуатации будущей металлоконструкции.

Сварка по шпилькам

Зернистая структура сплава не всегда позволяет заварить детали многослойным способом. В сложных случаях устанавливают шпильки с резьбой. Их монтируют в шахматном порядке по кромкам соединяемых заготовок.

При выборе размера шпилек учитывают следующие рекомендации:

Диаметр крепежного элемента должен составлять 30-40% толщины соединяемых заготовок. Максимальное значение – 1,2 см.
Шпилька вкручивается на 1,5 диаметра. Однако длина ввинчиваемого отрезка не должна превышать половины толщины свариваемых деталей;
Размер выступающей части должен составлять 0,7-1,2 сечения шпильки.

После размещения шпилек по их периметру наваривают несколько слоев.

Для исключения перегрева операцию попеременно выполняют на разных сторонах. На заключительном этапе наплавленный металл проваривают несколькими швами.

Холодный способ

Метод применяют для устранения незначительных повреждений чугунных конструкций. При холодной сварке не выполняют предварительной подготовки. Качество соединения ниже, чем при использовании горячих способов, поэтому технологию не используют при ремонте двигателей и других важных конструкций. При соединении деталей, испытывающих повышенные нагрузки, применяют усиливающие стальные шпильки. Их заваривают с наружной стороны, покрывают верхним швом.

При холодной сварке соблюдают следующие условия:

Минимизируют нагрев детали, применяя тонкие стальные электроды. Медленному повышению температуры материала способствует применение постоянного тока.
Электрод подсоединяют к плюсу агрегата. Такой вариант подключения называется обратной полярностью.
Решая, какие электроды выбрать для сварки серого чугуна холодным методом, предпочтение отдают тем, что содержат минимальное количество углерода.

Желательно использование стержней, содержащих никель или медный сплав. Эти материалы считаются дорогими, поэтому их редко применяют в бытовых условиях.

Газ используется для защиты и нагрева обрабатываемого участка. При сварке чугуна часто используют пропан-бутановую смесь или ацетилен. Электрод заменяют присадочной проволокой из того же металла или никеля. Для снижения вероятности окисления пруток обрабатывают флюсом. Иногда проволоку прогревают восстановительной часть горелки.

Для получения сварного соединения газовым методом выполняют следующие действия:

Постепенно нагревают место сварки. Подходящую температуру выбирают опытным путем.
После достижения нужного нагрева формируют соединение. Постепенно отводят горелку, добиваясь медленного охлаждения.
Очищают сварное соединение от шлака, при необходимости шлифуют.

Дуговая сварка электродами

Такой способ разрешен к применению, однако он характеризуется высокой стоимостью, отсутствием преимуществ перед остальными методами. Чугун не требует тщательной защиты от окисления.

При дуговой сварке с аргоном соблюдают следующие правила:

исключают перегрев обрабатываемых областей;
постепенно повышают температуру сварочной ванны;
медленно охлаждают готовую конструкцию.

Процесс сварки включает следующие этапы:

фиксацию деталей в правильном положении с использованием тисков или струбцины;
формирование защитного газового облака (подачу аргона начинают за 15 секунд до возбуждения дуги, прекращают через 7 секунд после завершения работы);
настройку аппарата (силу тока и скорость подачи расходного материала выбирают с учетом толщины свариваемых заготовок);
наложение шва (электрод ведут по направлению соединения);
завершение сварки путем постепенного снижения мощности дуги реостатом.

При аргонодуговой технологии применяют полуавтоматический аппарат с никелевой проволокой или неплавящиеся электроды.

Методика наплавки

В таким случае используют специальные электроды следующих типов:

МНЧ-2. Используется при формировании сложных металлоконструкций. Наплавку осуществляют без подогрева.
ОЗЖН-1. Стержни применяют при устранении крупных дефектов.
ОЗЧ-2. Электроды этой марки помогают осуществлять наплавку серого или ковкого чугуна.

Газовая наплавка выполняется за счет тепловой энергии, выделяющейся при сгорании ацетиленовой смеси. В качестве присадочного материала применяют литые прутки и флюсы.

Безопасность при работе

При выполнении сварки необходимо соблюдать следующие правила:

Перед началом работы проверяют исправность всех блоков аппарата, целостность питающего кабеля. Необходимо использовать заземленное оборудование, гарантирующее защиту от поражения током.
Обязательно применение маски сварщика, защитного костюма и рукавиц. Рядом со сварочным оборудованием стелют резиновый коврик.
Детали, имеющие трещины или поры, нельзя закреплять на большой высоте.
Работать нужно в помещении с хорошими освещением и вентиляцией.

Рабочее место снабжают аппаратом, удаляющим образующуюся во время сварки пыль.

Читайте также: